【经验】SiC FET关断时VDS尖峰和振荡问题的解决方法

时间： 2020-11-02 来源：世强

UnitedSiC的SiC FET和普通Si MOSFET的相比，拥有低导通电阻和高开关速度的优点，可以实现系统更高的效率和功率密度，同时可在不改变驱动电路设计基础上直接替换硅的超结MOS，但其高开关速度也可能会使器件直接替换Si MOSFET时，关断VDS电压产生尖峰和震荡，使系统的EMI变差。

关断时的VDS尖峰和振荡产生的根本原因——高速开关过程中di/dt在杂散电感上产生了较高的感应电压。对于该问题有以下为解决方案：

1、通过加大关断Rg减小di/dt ——开关损耗变大，需要在EMI和效率之间折中。

2、减小功率回路杂散电感 ——安规限制了最小的回路面积和杂散电感，更小的器件封装杂散电感小，但是热阻更高。

3、RC阻尼吸收——设计简单是更好的选择。

本文主要以UnitedSiC SiC FET的测试说明VDS尖峰和振荡问题的解决方法。

图1——原电路测试波形

turn-off：VDS尖峰和振铃；turn-on：高Irr和高VGS尖峰；

图2——加大Rg后测试波形

增大Rgoff可降低VDS关断尖峰，但不会减少振铃时间，同时会增加关闭延迟时间；增加Rgon会使VGS变平滑；

图3——增加RC阻尼吸收后测试波形

增加RC阻尼吸收后VDS的关闭尖峰和振铃持续时间均减小，还不会影响延迟时间；使用RC阻尼吸收会稍微增加导通时的Irr（94A至97A）；

图4——开关损耗对比

增大Rgoff相比于使用RC阻尼吸收，对Eoff损耗有较大的增加，且不会减少振铃时间；RC阻尼吸收会带来额外的Eon损失，但总损耗从总损耗对比来看，工作电流越大RC阻尼吸收优势更明显。

综上，阻尼吸收比使用大Rg能更有效地控制VDS关断尖峰和振荡，并且效率更高。

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UnitedSiC FET用户指南

描述- 本指南提供了使用RC阻尼器与快速切换SiC器件的实用解决方案和指导原则。内容包括阻尼器设计指南、Snubber规则、BOM表格以及相关注意事项。指南通过实验验证了阻尼器的效果，并分析了硬开关和软开关应用中的有益影响。

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December 2019 - UNITEDSIC - 用户指南

UnitedSiC FET用户指南

描述- 本指南提供了使用RC阻尼器与快速开关SiC器件的实际解决方案和指导。通过实验双脉冲测试（DPT）结果验证了该解决方案。阻尼器损耗被精确测量，以帮助用户计算阻尼电阻的功率等级。分析了阻尼器在硬开关和软开关应用中的有益影响。附带的“使用阻尼器开关快速SiC FET”应用笔记可在https://unitedsic.com/wp-content/uploads/appnotes/Snubber%20AppNotes_V8.pdf找到。指南中包含了基本假设、阻尼器规则、BOM清单和注意事项。

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